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《板帶鋼熱軋工作輥溫度場(chǎng)與熱輥形計(jì)算工藝軟件開發(fā)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、板帶鋼熱軋工作輥溫度場(chǎng)與熱輥形計(jì)算工藝軟件開發(fā)第一章緒論1.1課題研究背景板帶鋼產(chǎn)品的用途十分廣泛，在軍事、建筑、家電、汽車、航天、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)都有廣泛應(yīng)用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)原料。美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，鋼鐵產(chǎn)能中的板帶鋼比例一般都在40％~60％左右，板帶鋼在一個(gè)國(guó)家鋼鐵生產(chǎn)所占比例已經(jīng)成為衡量這個(gè)國(guó)家鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的一個(gè)重要的標(biāo)志。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來(lái)世界對(duì)板帶鋼需求量將會(huì)不斷增加，到2015年我國(guó)的鋼鐵需求量將達(dá)到2.20億噸，世界的總需求量將也達(dá)到6.73億噸[1]。隨著科技的進(jìn)步，用戶對(duì)
2、板帶鋼的生產(chǎn)質(zhì)量要求也逐漸趨高，從而提高板帶質(zhì)量也是迫在眉睫。在板形控制理論中，軋輥熱變形理論和軋輥彈性變形理論具有同等重要的地位[1]，因?yàn)榘逍蔚淖罱K的計(jì)算精度由軋輥輥縫來(lái)決定。在熱軋生產(chǎn)中，軋輥的熱變形非常明顯，而軋輥熱凸度是影響熱帶鋼軋機(jī)負(fù)載輥縫的重要因素。因此，在熱軋帶鋼生產(chǎn)中，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出軋輥的熱變形對(duì)帶鋼板形質(zhì)量至關(guān)重要。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)熱軋工作輥溫度場(chǎng)及熱輥形的研究有以下方面的意義[2-4]：對(duì)工作輥溫度場(chǎng)及熱輥形的有效模擬，可以為工作輥原始輥形的設(shè)計(jì)、選用和優(yōu)化提供更加可靠的依據(jù)，從而為軋制時(shí)輥形控制
3、提供了一定的基礎(chǔ)；對(duì)工作輥溫度場(chǎng)及熱凸度更加深入的分析研究，可以為軋制過程中工作輥溫度場(chǎng)及熱輥形在線控制提供一些理論基礎(chǔ)；工作輥溫度場(chǎng)及熱輥形與輥系彈性變形模型、輥系磨損模型以及金屬變形模型的耦合能為熱連軋板帶鋼的斷面形狀和板形控制提供一些理論方面的依據(jù)，從而為有效控制熱軋帶鋼工作輥熱輥型和提高板帶鋼質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此，本文將利用有限差分法的基本思想對(duì)熱軋軋輥溫度場(chǎng)離線模擬進(jìn)行分析研究，為開發(fā)高精度板帶軋制過程中工作輥熱輥形的計(jì)算和模擬奠定基礎(chǔ)，具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。..1.2軋輥熱變形的定義
4、和形成機(jī)理在熱連軋板帶鋼的實(shí)際生產(chǎn)過程中，鋼坯本身的熱量、鋼坯在軋制變形區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的變形熱以及鋼坯與軋輥的摩擦熱等熱量輸入到軋輥中，使得工作輥的熱量增加、溫度升高，同時(shí)軋輥和周圍的空氣發(fā)生熱擴(kuò)散、和冷卻液之間的熱交換帶走軋輥中的熱量。這樣熱量輸入輸出的結(jié)果是工作輥的溫度升高，產(chǎn)生了工作輥的熱膨脹，造成了軋輥熱凸度。一般我們以軋輥熱凸度來(lái)表示軋輥熱變形的大小，熱凸度定義為軋輥中部和端部的熱膨脹差，即：定義工作輥邊部一點(diǎn)為指定點(diǎn)，與工作輥中部的熱膨脹量作差，得到的計(jì)算結(jié)果。在板帶鋼實(shí)際生產(chǎn)過程中，軋輥的熱凸度被認(rèn)為是
5、因?yàn)樵诎鍘т撥堉七^程中軋輥從帶鋼中吸收熱量而產(chǎn)生的凸度，這是一個(gè)十分復(fù)雜的傳熱過程，需要考慮的因素也是很多，具體如下：帶鋼溫度、帶鋼寬度、軋輥直徑、軋制節(jié)奏、軋制速度、帶鋼的軋制升溫以及摩擦熱等。在20世紀(jì)50年代時(shí)期就有學(xué)者開始對(duì)熱軋工作輥熱變型進(jìn)行了研究，時(shí)至今日，已有了很大的發(fā)展。在研究的初期主要以穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的研究為主，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，如今的研究主要在瞬態(tài)溫度場(chǎng)的研究，可以在線或離線較為準(zhǔn)確的計(jì)算模擬軋輥在軋制生產(chǎn)過程中的變化。對(duì)軋輥熱變形的研究分析主要分為兩個(gè)步驟，首先利用熱傳導(dǎo)方程來(lái)推導(dǎo)出軋輥內(nèi)
6、的溫度場(chǎng)計(jì)算模型，然后根據(jù)溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果來(lái)求解軋輥的熱變形[5]。第二章熱軋工作輥溫度場(chǎng)計(jì)算模型的研究2.1傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)熱傳遞，是一種改變物體內(nèi)能的方式，是將熱量從高溫的物體傳遞到低溫的物體，或者是將熱量從同一個(gè)物體溫度高的部分傳遞到溫度低的部分的一個(gè)熱量過程，也是改變物體內(nèi)能的方式。熱傳遞作為一種自然現(xiàn)象，若是物體與物體之間或者是同一物體的不同部分之間存在著溫度差，就會(huì)有熱量傳遞的情況發(fā)生，并且，將一直發(fā)生直到物體與物體或者同一物體不同部分之間溫度達(dá)到相等的時(shí)候才停止。只要物體與物體之間或是同一物體不同部
7、分之間存在溫度差，就會(huì)有熱傳導(dǎo)的發(fā)生，這與物體的狀態(tài)以及物體間是不是有直接接觸都沒有關(guān)系。隨著熱傳遞的不斷進(jìn)行，其結(jié)果就是溫度差逐漸減小直到消失，即發(fā)生熱傳遞的物體間或者物體的不同部分之間達(dá)到相同的溫度。在熱傳遞的過程中，物質(zhì)本身并沒有發(fā)生轉(zhuǎn)移，只不過熱量從高溫物體中釋放，從而，物體溫度降低，內(nèi)能也減少（確切地說(shuō)是物體里的分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小）；熱量被低溫物體所吸取，從而物體溫度提升，內(nèi)能也上升。因此，熱傳遞從根本上說(shuō)就是能量從溫度高的物體向溫度低的物體進(jìn)行傳遞的一個(gè)過程，這個(gè)過程其實(shí)就是能量轉(zhuǎn)移方式的
8、一種。同時(shí)要搞清楚的是熱傳遞轉(zhuǎn)移的是物體的熱量，而不是物體的溫度。熱傳遞的方式一般有三種[45-47]，分別為對(duì)流傳熱、輻射傳熱和熱傳導(dǎo)。但是，我們一般在對(duì)軋輥溫度場(chǎng)進(jìn)行研究時(shí)，主要考慮的傳熱方式是熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱這兩種方式，因?yàn)檫@兩種方式是對(duì)軋輥溫度場(chǎng)影響最重要的兩個(gè)因素。.2.2溫度場(chǎng)模型的建立在板帶鋼的實(shí)際生產(chǎn)過程中，熱軋機(jī)軋輥部分是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的部分，它由工作輥、
